基于單片機(jī)AT89C51控制的搶答器課題設(shè)計(jì)報(bào)告

1、寧波技師學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告論文題目 搶答器 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零一三年 9月21日摘 要：在日常生活中，我們可以在電視，或者現(xiàn)實(shí)生活活動(dòng)現(xiàn)場可以看到在答題或者游戲中，他總能第一時(shí)間測到誰是第一個(gè)，讓我們的世界少了那些不必要的爭議，那是什么，那就是搶答器。通過一次又一次科學(xué)的進(jìn)步，單片機(jī)在發(fā)展，各種功能運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活的各種領(lǐng)域讓我們生活更加的接近理想話以及通過簡單的操作完成手工無法完成或者很難做到的事情，例如家電，通信，商業(yè)，工業(yè)，航空，航天，軍事以及汽車方面。當(dāng)然這次我們做的是其中的一種那就是搶答器，它具有很高的安全性、可靠性，準(zhǔn)確性，應(yīng)用日益廣泛。

2、隨著人們經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展以及生活條件的上去，大家都希望生活在一個(gè)無爭議的日子里，那么科學(xué)就努力的去完成它，這次的搶答器就是一個(gè)很好的反饋以及顯示更加直觀的展現(xiàn)在大家的眼前?；谝陨纤悸?，本次設(shè)計(jì)使用 ATMEL公司的 AT89C51 實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能： （1）搶答時(shí)間調(diào)試，限時(shí)時(shí)間調(diào)試這兩個(gè)功能都是要在最開始時(shí)調(diào)試。可以改變調(diào)試搶答時(shí)間和限時(shí)時(shí)間。（2）聲光報(bào)警系統(tǒng)。搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)時(shí)會(huì)報(bào)警閃爍，以及蜂鳴器報(bào)警還有時(shí)間提示。（3）鎖定功能。為了很好的在第一時(shí)間鎖定第一位，搶答器做了很好的反饋功能，為此能夠更加精確的鎖定反饋第一位搶答器是由一個(gè)AT89C51、輸出八段

3、顯示電路。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。 搶答器的功能在于反饋以及最快的時(shí)間做出選擇： （1）限時(shí)時(shí)間調(diào)試搶答時(shí)間調(diào)試功能：這是一個(gè)十分人性化的設(shè)計(jì)，他可以在不同的場合用不同的時(shí)間來限定搶答以及限時(shí)時(shí)間的調(diào)試。 （2）搶答鎖定功能：當(dāng)按下?lián)尨疰I時(shí)，搶答器會(huì)判斷第一個(gè)搶答的以及顯示搶答人的編號(hào)。 （3）報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)搶答倒計(jì)時(shí)到5秒時(shí)開始二極管開始閃爍報(bào)警蜂鳴器開始鳴叫。 主要的設(shè)計(jì)實(shí)施過程：首先，選用 ATMEL公司的單片機(jī) AT89C51，以及選購其他電子元器件。第二步，使用Protel設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，并設(shè)計(jì) PCB圖完成人工布線。第三步，使用Medwin 軟件編寫單片機(jī)的

4、C語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用 PROTEUS 軟件進(jìn)行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次設(shè)計(jì)。 目錄概 述11總體設(shè)計(jì)方案21.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖32硬件設(shè)計(jì)(元器件清單)33軟件設(shè)計(jì)53.1主程序流程圖53.2鍵盤和顯示程序54制作和調(diào)試75結(jié)論86致謝97參考文獻(xiàn)108 附圖概 述隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽

5、車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。本文所涉及的是市場占有率最高的是MCS51系列，因?yàn)槭澜缟虾芏嘀腎C生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。到目前為止，MCS51單片機(jī)已有數(shù)百個(gè)品種，還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的搶答器設(shè)計(jì)方案，根據(jù)要求，給出了該單片機(jī)搶答器的硬件電路和軟件程序，同時(shí)給出了單片機(jī)型號(hào)的選擇、硬件設(shè)計(jì)、軟件流程圖、單片機(jī)存儲(chǔ)單元的分配、匯編語言源程序及詳細(xì)注釋等內(nèi)容1 總體設(shè)計(jì)方案方案一：采用數(shù)字電路控制。采用數(shù)字顯示電路的好處就是設(shè)計(jì)簡單。用以在P0口外接電阻做輸出口并

6、接數(shù)碼管來顯示時(shí)間 ，共設(shè)了8個(gè)用戶輸入鍵，當(dāng)搶答的時(shí)候，其中只有1個(gè)是有效按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，將無反應(yīng)只顯示第一位搶答編號(hào)，如果用戶搶答的時(shí)間剩下5秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過5秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警。電路由兩大部分組成：顯示器電路和主電源電源(UPS)，其中設(shè)置時(shí)間調(diào)整是為了可以合理的調(diào)節(jié)時(shí)間更加的人性化和用于不同的場合。方案二：采用一種是用以AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的搶答器功能，還能添加調(diào)節(jié)功能等等。通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所

7、要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用后一種方案。1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本方案采用一種是用以AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的搶答顯示功能。初步設(shè)計(jì)思路如下：搶答器用按鈕為了更加方便直觀的使用。LED數(shù)碼管顯示第一位搶答號(hào)以及搶答時(shí)間以及限時(shí)時(shí)間。用發(fā)光二極管代替報(bào)警的電路，發(fā)光表示倒計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)入5秒計(jì)時(shí)。到計(jì)時(shí)間到，系統(tǒng)報(bào)警。打開電源后，顯示器顯示“F FF”，只要第一個(gè)按下?lián)尨鹌鞯木蜁?huì)顯示搶答號(hào)。這樣可預(yù)防搶答的時(shí)候出現(xiàn)不必要的麻煩。按“復(fù)位”鍵，清除顯示器為“F FF

8、”。按開始鍵開始搶答倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有人搶到第一個(gè)誕生那么主持人開始問問題，并且按下限時(shí)按鈕開始倒計(jì)時(shí)，一共為二十秒，搶答人必須要在20秒內(nèi)講出答案如果進(jìn)入最后5秒那么開始報(bào)警閃光提示，當(dāng)閃光介紹那么就說明答題介紹并且蜂鳴器鳴叫以提示。然后進(jìn)入第二輪的搶答要按下復(fù)位按鈕，來更好的完成接下來的任務(wù)。1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 圖3-0具體的功能設(shè)計(jì)如表3.1：表3.1 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說 明18鍵數(shù) 字 鍵搶答號(hào)復(fù)位鍵復(fù)位鍵結(jié)束上一輪的搶答開始鍵開始 鍵搶答開始限時(shí)鍵限時(shí)開始鍵設(shè)定答題的時(shí)間限時(shí)時(shí)間調(diào)節(jié)限時(shí)調(diào)節(jié)鍵修改答題時(shí)間搶答時(shí)間調(diào)節(jié)搶答調(diào)節(jié)鍵修改搶答時(shí)間1.3 功能實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)在本次設(shè)計(jì)中

9、，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替提示系統(tǒng)，發(fā)光管亮，表示5秒倒計(jì)時(shí)；滅，表示倒計(jì)時(shí)介紹。當(dāng)P口輸出低電平時(shí)，二極管發(fā)光，提示答題即將結(jié)束。2.硬件設(shè)計(jì) 元器件清單元器件數(shù)量元器件數(shù)量4位一體數(shù)碼管（共陰極）1個(gè)電阻1k，10k8個(gè)，1個(gè)AT89C511個(gè)發(fā)光二極管1個(gè)蜂鳴器1個(gè)按鈕開關(guān)13個(gè)電容100uF1個(gè)晶振LSD121個(gè)電容30pF2個(gè)3. 軟件設(shè)計(jì)電子密碼鎖工作的主要過程是LED數(shù)碼管提示開始倒計(jì)時(shí)和限時(shí)搶答號(hào)，通過按鍵搶答，同時(shí)LED顯示倒計(jì)時(shí)情況，按下?lián)尨疰I后判斷第一位搶答號(hào)，作出倒計(jì)時(shí)和搶答號(hào)已經(jīng)報(bào)警提示處理。由于采用多個(gè)按鍵來完成搶答，那么其中一個(gè)第一個(gè)完成按鍵的會(huì)在

10、數(shù)碼管上顯示搶答號(hào)。在搶答過程中，首先要進(jìn)入開始搶答的步驟，接著根據(jù)搶答號(hào)由顯示的搶答人來答題，直到回答出或者倒計(jì)時(shí)結(jié)束，才能完成搶答過程。進(jìn)入搶答號(hào)的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。 3.1程序流程圖3.2鍵盤和顯示程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intchar s;uchar num=0;char time=20;/搶答時(shí)間char datitime=30;/答題限時(shí)時(shí)間uint tt,t1;/T0,T1定時(shí)器定一秒時(shí)bit flag,s_flag=1,b_flag,fall_flag;/標(biāo)志位bi

11、t K_startcountflag,K_timecountflag;/時(shí)間調(diào)整標(biāo)志位sbit K0=P30;sbit beep=P37; /蜂鳴器輸出口sbit rled=P31;/指示燈輸出口sbit K1=P10;sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit K5=P14;sbit K6=P15;sbit K7=P16;sbit K8=P17;sbit K_Time=P32;/答題計(jì)時(shí)鍵sbit K_startcount=P33;/開始搶答時(shí)間調(diào)整鍵sbit K_timecount=P34;/答題計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整鍵void delay(uchar ms)u

12、char y;for(;ms0;ms-)for(y=120;y0;y-);uchar code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code tablewe=0XFE,0XFD,0XFB,0XF7;void T0_Init(void)TMOD=0X01;TH0=(65536-2000)/256;TL0=(65536-2000)%256;TH1=(65536-2000)/256;TL1=(65536-2000)%256;ET0=1;ET1=1;E

13、A=1;P0=0;void Key_Scan(void)/開始鍵掃描if(K0=0)delay(10);if(K0=0)while(!K0);TR0=1;s=time;tt=0;flag=1;s_flag=1;b_flag=1;num=0;beep=1;rled=1;fall_flag=0;/清除違規(guī)標(biāo)志位K_startcountflag=0;K_timecountflag=0;void Scan(void)/八路熱鍵掃描(哪個(gè)鍵先按下,哪個(gè)優(yōu)先級(jí)最高)if(K1=0)delay(10);if(K1=0)while(!K1);num=1;/數(shù)碼管顯示1號(hào)1TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器0,時(shí)間停止T

14、R1=1;/打開定時(shí)器1,使揚(yáng)聲器響一聲s_flag=0;/關(guān)閉開始鍵標(biāo)志位,使再按其他七個(gè)鍵不會(huì)響應(yīng)if(K2=0)/下面七個(gè)鍵的處理同上delay(10);if(K2=0)while(!K2);num=2;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;/重要if(K3=0)delay(10);if(K3=0)while(!K3);num=3;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;if(K4=0)delay(10);if(K4=0)while(!K4);num=4;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;if(K5=0)delay(10);if(K5=0)while(!K5);num=5;

15、TR0=0;TR1=1;s_flag=0;if(K6=0)delay(10);if(K6=0)while(!K6);num=6;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;if(K7=0)delay(10);if(K7=0)while(!K7);num=7;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;if(K8=0)delay(10);if(K8=0)while(!K8);num=8;TR0=0;TR1=1;s_flag=0;void display(void)if(flag=1)/開始鍵按下,開始計(jì)時(shí)搶答if(num!=0)/如果有人搶答,則顯示相應(yīng)的幾號(hào)P0=tabledunum;/顯示幾號(hào)搶

16、到了P2=tablewe0;delay(2);P0=0;P2=0XFF;else/否則沒人搶答,則前面不顯示幾號(hào)P0=0;P2=0XFF;P0=tabledus/10;/下面為顯示搶答倒計(jì)時(shí)P2=tablewe2;delay(2);P0=0;P2=0XFF;P0=tabledus%10;P2=tablewe3;delay(2);P2=0XFF;P0=0;else/如果開始鍵沒有按下,則顯示F FF(若有違規(guī)者,則顯示違規(guī)號(hào)碼及 FF)或時(shí)間調(diào)整if(fall_flag=1)/違規(guī)顯示if(num!=0)P0=tabledunum;/顯示幾號(hào)違規(guī)了P2=tablewe0;delay(2);P0=

17、0;P2=0XFF;P0=tabledu15;/下面顯示 FF,表示違規(guī)了P2=tablewe2;delay(2);P0=0;/消隱P2=0XFF;P0=tabledu15;P2=tablewe3;delay(2);P0=0;P2=0XFF;elseP0=0;P2=0XFF;else/沒有人違規(guī)才顯示調(diào)整時(shí)間if(K_startcountflag=1)P0=0X6D;/第一位數(shù)碼管顯示5(S)(表示搶答時(shí)間調(diào)整)P2=tablewe0;delay(2);P0=0;P2=0XFF;P0=tabledutime/10;/下面顯示調(diào)整的搶答時(shí)間P2=tablewe2;delay(2);P0=0;P2

18、=0XFF;P0=tabledutime%10;P2=tablewe3;delay(2);P0=0;P2=0XFF;else if(K_timecountflag=1)P0=0X07;/第一位與第二位數(shù)碼管合起來顯示T,表示答題時(shí)間調(diào)整P2=tablewe0;delay(2);P0=0;P2=0XFF;P0=0X31;P2=tablewe1;delay(2);P0=0;P2=0XFF;P0=tabledudatitime/10;P2=tablewe2;delay(2);P0=0;P2=0XFF;P0=tabledudatitime%10;P2=tablewe3;delay(2);P0=0;P2

19、=0XFF;else/否則顯示F FFP0=tabledu15;P2=tablewe0;delay(2);P0=0;P0=tabledu15;P2=tablewe2;delay(2);P0=0;/消隱P2=0XFF;P0=tabledu15;P2=tablewe3;delay(2);P0=0;P2=0XFF;void Time_Scan(void)/調(diào)整時(shí)間鍵掃描if(K_startcount=0)/搶答時(shí)間調(diào)整delay(10);if(K_startcount=0)while(!K_startcount);time+;if(time=50)time=20;K_startcountflag=1

20、;/將搶答時(shí)間標(biāo)志位置1K_timecountflag=0;/同時(shí)關(guān)閉答題時(shí)間標(biāo)志位if(K_timecount=0)/答題時(shí)間調(diào)整delay(10);if(K_timecount=0)while(!K_timecount);datitime+;if(datitime=60)datitime=30;K_timecountflag=1;K_startcountflag=0;void main(void)T0_Init();while(1)Key_Scan();/開始鍵掃描if(flag=0)&(s_flag=1)/當(dāng)開始鍵沒按下及沒有人違規(guī)時(shí)才可進(jìn)行時(shí)間調(diào)整Time_Scan();if(flag

21、=1)&(s_flag=0)/當(dāng)開始鍵按下及有人搶答才進(jìn)行開始回答計(jì)時(shí)倒計(jì)時(shí)if(K_Time=0)delay(10);if(K_Time=0)while(!K_Time);s=datitime;TR0=1;tt=0;TR1=1;if(flag=0)&(s_flag=1)/違規(guī)Scan();if(num!=0)/開始鍵沒有按下時(shí),有人按下了搶答器,則置違規(guī)標(biāo)志位fall_flag=1;rled=0;if(flag=1)&(s_flag=1)/如果開始鍵按下且搶答鍵沒有人按下,則進(jìn)行八路搶答鍵掃描Scan();display();/顯示到數(shù)碼管上void timer0(void) interru

22、pt 1TH0=(65536-2000)/256;/2msTL0=(65536-2000)%256;if(b_flag)/開始(START)鍵按下,嘟一聲(長1秒),表示開始搶答beep=beep;elsebeep=1;if(s5)/搶答時(shí)間快到報(bào)警,隔1秒響一聲且紅燈閃爍,響三聲if(s%2=0)b_flag=1;rled=0;elseb_flag=0;rled=1;tt+;if(tt=500)/1秒tt=0;s-;b_flag=0;/關(guān)閉開始鍵按下響一秒的嘟聲if(s=-1)s=20;TR0=0;flag=0;/顯示F FFs_flag=1;num=0;rled=1;void timer1

23、(void) interrupt 3/定時(shí)器1處理有人按下?lián)尨鹌鬣揭宦?長1秒)TH1=(65536-2000)/256;TL1=(65536-2000)%256;beep=beep;t1+;if(t1=500)t1=0;TR1=0;4 制作和調(diào)試本次調(diào)試采用Protues軟件仿真。首先設(shè)計(jì)搶答器的源程序，源程序經(jīng)過匯編后，生成的目標(biāo)文件經(jīng)過仿真調(diào)試。上電之后，數(shù)碼管顯示按下開始按鈕后，數(shù)碼管開始20秒倒計(jì)時(shí)如下圖：搶答選手在20秒之內(nèi)搶答，數(shù)碼管顯如下圖：按下限時(shí)按鈕（選手答題時(shí)間按鈕），數(shù)碼管如下圖：按下復(fù)位按鈕后，數(shù)碼管顯示如下圖：5 結(jié)論課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，